CN105366633A - 一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，包括如下步骤：1)在一基板上形成一层金属薄膜；2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝，所述聚合物纤维丝相互交错连接形成随机网格；3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝覆盖的金属薄膜，再去除聚合物纤维丝，在基板上得到随机均匀分布的金属线丝，其中金属线丝相互交错连接形成随机金属网格。本发明利用静电纺丝法得到聚合物纤维丝的作为掩模，克服了在大尺寸掩模板上制作微结构图形的困难，实现了微米级的随机网格的图形化，并省略了传统光刻技术中的曝光显影的步骤，使工艺更加简洁，有利于卷对卷大面积量产。
Description
技术领域
本发明涉及到金属网格制备的技术领域，特别涉及到一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法。
背景技术
随着电子技术的快速发展和成熟，以及人们对电子设备更轻更薄的极致化追求，迫切需要微加工技术制作出高速和高频的微米级的器件，而微结构图形化作为微加工技术中非常重要的一种也越来越受到重视。现有技术中，微结构图形化技术主要包括相位差增强成像技术、压印技术和光刻技术，其中光刻技术是最为常见的的金属薄膜图形化的加工技术。微结构光刻图形化金属薄膜主要采用电子书光刻的方法，是指在基板上沉积一层金属薄膜，再在金属薄膜上涂布光刻胶，利用图形掩模板掩模，使用经过扫描聚焦的电子束辐射，电子束会将会改变曝光区域的光刻胶的化学性质，然后再通过显影，刻蚀掉曝光区域或者曝光区域外的光刻胶及其掩盖下的金属，从而获得图形化的金属薄膜。为了在基板上得到微尺寸的金属图形，需要得到与图形尺寸偏差小的光刻胶微结构，这就要求掩模板的尺寸需与光刻胶微结构偏差小，这样才能保证刻蚀传递得到的图形的精度。
现有技术中，为了制作微米量级的微结构图形，目前多是利用大幅度提高光刻技术的分辨率和使用具有微米量级图形的掩模板得到。但由于衍射极限的限制，使得提高光刻技术的分辨率十分复杂，且投资成本高。同时需要在大尺寸掩模板图形的制作上达到微米量级，制作工艺复杂且制作良率低。为解决上述问题，专利03123573.5公开了一种金属掩模板，由基板加上表面或者下表面或者上下表面图形相同的铬和金或者铜或者银或者铝金属薄层图形构成，借助光照射具有微细图形结构金属掩模板产生波长很短的等离子波，穿过微米图形孔和缝传播性质，使一般波长或者长波长光穿过微米金属掩模进行光刻。该发明虽然克服了现有掩模板的微米量级图形制作工艺的复杂性的问题,同时又由于受衍射极限的限制，不能被一般波长或长波长光穿过，无法进行光刻的缺点。但该发明所述的掩模板的制备需要在基板表面形成具有微米量级的微细图形结构的金属薄层，而在基板表面形成具有微米量级的微细图形结构的金属薄层这一工艺依然需要通过使用具有微米量级图形的掩模板得到，这从根本讲上并没有解决在大尺寸掩模板上制作微米级图形的困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于静电丝法制备金属网格的方法，省略了传统光刻技术中的曝光显影的步骤，工艺更加简洁，有利于卷对卷大面积量产。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，包括如下步骤：
1)在一基板上形成一层金属薄膜；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝，所述聚合物纤维丝相互交错连接形成随机网格；
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝覆盖的金属薄膜，再去除聚合物纤维丝，在基板上得到随机均匀分布的金属线丝，其中金属线丝相互交错连接形成随机金属网格。
优选的，所述静电纺丝的条件为静电场电压10-25kv，纺丝速度0.5-1.5ml/h，接收距离10-25cm。
优选的，所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为0.1-0.5g/ml。
优选的，所述聚合物纤维丝的直径为5-20μm。
优选的，所述金属线丝的线宽为1-5μm。
优选的，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
优选的，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
本发明采用以上技术方案，利用静电纺丝法在金属薄膜上得到微米级的聚合物纤维丝的作为掩模，克服了在大尺寸掩模板上制作微结构图形的困难，实现了微米级的随机网格的图形化，并省略了传统光刻技术中的曝光显影的步骤，使工艺更加简洁，有利于卷对卷大面积量产。
附图说明
图1为本发明基于静电纺丝法制备金属网格的方法的步骤流程图。
图2为本发明基于静电纺丝法制备金属网格的方法的结构流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点更加的清晰，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式做出更为详细的说明，在下面的描述中，阐述了很多具体的细节以便于充分的理解本发明，但是本发明能够以很多不同于描述的其他方式来实施。因此，本发明不受以下公开的具体实施的限制。
一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
1)在一基板1上形成一层金属薄膜2；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝3，所述聚合物纤维丝3相互交错连接形成随机网格；
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝3覆盖的金属薄膜2，再去除聚合物纤维丝3，在基板1上得到随机均匀分布的金属线丝4，其中金属线丝4相互交错连接形成随机金属网格。
其中，所述静电纺丝的条件为静电场电压10-20kv，纺丝速度0.5-1.5ml/h，接收距离10-20cm。
其中，所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为0.1-0.5g/ml。
其中，所述聚合物纤维丝的直径为5-25μm。
其中，所述金属线丝的线宽为1-5μm。
其中，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
其中，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
静电纺丝法得到的聚合物纤维细丝的直径的主要受到静电电场电压，纺丝速度、接收距离以及聚合物溶液浓度的影响。主要为：1)静电电场电压越大，纺丝速率越小，会使射流获得更大的加速度，其形成的纤维有更大的拉伸应力，导致有更高的拉伸应变速率，有利于制得更细的纤维；2)聚合物液滴经毛细管口喷出后，在空气中伴随着溶剂挥发，聚合物浓缩固化成纤维，最后被金属薄膜接收。随两者间距离增大，得到的聚合物纤维丝直径变小；3)聚合物溶液浓度越高，粘度越大，表面张力越大，而离开喷嘴后液滴分裂能力随表面张力增大而减弱。通常在其它条件恒定时，随着浓度增加，纤维直径增大。所以本发明通过控制静电纺丝的条件以及聚合物溶液的浓度，达到控制在金属薄膜上得到的聚合物纤维丝的直径，从而控制最后得到的金属网格金属线丝的线宽。
实施例一
一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
1)在一基板1上形成一层金属薄膜2；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝3，所述聚合物纤维丝3相互交错连接形成随机网格；其中，所述静电纺丝的条件为静电场电压10kv，纺丝速度1.5ml/h，接收距离10cm；所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为1.5g/ml；得到的聚合物纤维丝的直径为25μm。
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝3覆盖的金属薄膜2，再去除聚合物纤维丝3，在基板1上得到随机均匀分布的金属线丝4，其中金属线丝4相互交错连接形成随机金属网格。其中，所述金属线丝的线宽为5μm。
其中，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
其中，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
实施例二
一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
1)在一基板1上形成一层金属薄膜2；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝3，所述聚合物纤维丝3相互交错连接形成随机网格；其中，所述静电纺丝的条件为静电场电压15kv，纺丝速度1.0ml/h，接收距离15cm；所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为1.0g/ml；得到的聚合物纤维丝的直径为15μm。
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝3覆盖的金属薄膜2，再去除聚合物纤维丝3，在基板1上得到随机均匀分布的金属线丝4，其中金属线丝4相互交错连接形成随机金属网格。其中，所述金属线丝的线宽为3μm。
其中，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
其中，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
实施例三
一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，如图1、图2所示，包括如下步骤：
1)在一基板1上形成一层金属薄膜2；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝3，所述聚合物纤维丝3相互交错连接形成随机网格；其中，所述静电纺丝的条件为静电场电压20kv，纺丝速度0.5ml/h，接收距离20cm；所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为0.5g/ml；得到的聚合物纤维丝的直径为5μm。
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝3覆盖的金属薄膜2，再去除聚合物纤维丝3，在基板1上得到随机均匀分布的金属线丝4，其中金属线丝4相互交错连接形成随机金属网格。其中，所述金属线丝的线宽为1μm。
其中，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
其中，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在一基板上形成一层金属薄膜；
2)将聚合物溶液通过静电纺丝法在金属薄膜表面上形成随机均匀分布的聚合物纤维丝，所述聚合物纤维丝相互交错连接形成随机网格；
3)刻蚀掉未被聚合物纤维丝覆盖的金属薄膜，再去除聚合物纤维丝，在基板上得到随机均匀分布的金属线丝，其中金属线丝相互交错连接形成随机金属网格。
2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，其特征在于，所述静电纺丝的条件为静电场电压10-25kv，纺丝速度0.5-1.5ml/h，接收距离10-25cm。
3.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，其特征在于，所述聚合物溶液为聚酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯腈或者聚酰亚胺溶液，其浓度为0.1-0.5g/ml。
4.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法。其特征在于，所述聚合物纤维丝的直径为5-20μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法。其特征在于，所述金属线丝的线宽为1-5μm。
6.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，其特征在于，所述基板为PET、PET、PC、PEN、PP、PS或者PMMA。
7.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝法制备金属网格的方法，其特征在于，所述金属薄膜的材料为Cu、Ag、Al、Ti或者Ni，其厚度为10nm-1000nm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160302 |